一根针接近光速的力量有多大,能穿透地球吗,达到光速会怎样
如果我告诉你 , 一根针如果达到光速 , 穿越地球就会像绣花针穿越绣布一样的来去自如 , 可以把地球弄个千疮百孔 , 你会相信吗?这或许也是许多人想象的答案 , 可惜这只能是戏言 , 不能当真 , 因为这种事情永远也不会发生 。
达到光速不行 , 接近光速理论上是可行的 。 那么我们今天就来精确描述一下当一根针接近光速时会有多大力量 , 各位如有兴趣 , 就请耐心看完 。
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速度的天花板 。
光速是我们认知世界的最高速度 , 只有光子这种没有静质量的物体才可以达到 , 凡有静质量的物体都无法达到 。 这个宇宙规律是爱因斯坦在100年前就发现的 。 一开始许多科学家也有质疑 , 但经过了100多年的观测、实验和试验 , 没有人打破这个魔咒 。
以后会不会打破 , 不知道 , 但至少这个速度天花板现在已经得到科学界公认了 。 光速极限和光速不变的理论成为现代所有科学理论的基础 , 光速是许多物理定理和公式里的一个常数 , 如果光速理论发生改变 , 整个物理理论包括量子力学都要推倒重来 , 而且基于现代科学建立起的整个人类文明大厦也都会倾倒 。
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光速常数为:c=299792458m/s(米/秒)
这根针不能达到光速的理论很简单 , 就叫质增效应 。 这是相对论力学中的一个概念 , 又叫质速关系 , 这个理论认为 , 物体的惯性质量分为静质量和相对论质量(也可称为动质量) , 物体在运动时会有质增效应 , 这是相对论效应之一 。
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质速关系
在质速关系理论中 , 光子没有静质量 , 却有动质量 , 因此 , 才会产生光压 。 自然界 , 除了光子没有静质量 , 以光速运行的物质 , 还有传播引力波的媒介引力子 。 引力子没有静质量 , 所以引力波也是光速 。 但引力子还是一种猜想 , 没有得到证实 。
除此之外 , 还没有发现任何物质没有静质量 , 曾有人认为中微子没有静质量 , 运动速度也是光速 , 后来的研究认为中微子静质量大于零 , 速度只是接近光速 。
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【一根针接近光速的力量有多大,能穿透地球吗,达到光速会怎样】那么根据质速关系 , 有静质量的物体达到光速会怎样呢?结论是会导致质能无限大 。 什么是无限大呢?就是说宇宙也是有限的 , 任何物质达到光速 , 包括一个质子动质量都会变得无限大 , 大于宇宙总质能 。 因此有静质量物体达到光速本身就是一个悖论 , 也就是说如果真有这样的事情发生 , 宇宙就会毁灭 。
相对论认为 , 物质运动质量遵循质速关系 , 其计算公式为:M=m/√[1-(v/c)^2] 。 这里的M表示物质的运动质量 , m为物质的静质量 , v为物体运动速度 , c为光速 。
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质增效应
根据相对论质增效应 , 任何有静质量的物体都无法达到光速 , 只能无限接近光速 。 科学家们在大型加速器里用巨大能量加速质子束 , 当质子束功率达到70000亿电子伏特时 , 速度达到光速的99.9999991% , 这是目前人工创造出有静质量物体速度世界纪录 。
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质子有多少质量?只有1.6749286*10^-27kg , 也就是约1675亿亿亿分之一公斤 , 一根针尖上可以排列30万亿亿个质子 。 当质子达到这么快速度和这么大能量时 , 其力量相当一只蚊子煽动翅膀 。 想想30万亿亿只蚊子煽动翅膀是什么力量?而且这还只是光速的99.9999991% 。
根据质速关系公式计算出的质增效应大致为 , 当物体运动速度达到光速的0.9999倍时 , 物体动质量可达静质量的70倍 , 当达到0.99999999倍时 , 也就是约前面说的大型强子对撞机中质子速度 , 动质量就是静质量的7071倍 。 以后每在后面再拖上两个9 , 动质量就增加一个数量级 , 也就是10倍 。
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当一根针接近光速 , 其动质量有多大呢?
我们可以根据质速关系公式来计算一下 。 一根普通缝衣针约0.15g , 代入公式当达到0.99999999倍光速时 , 动质量增加7071倍 , 这样这根针的动质量已经超过1kg 。 这个质量看起来还很小 , 因此在这种速度撞击下 , 地球似乎什么也不会发生 , 顶多在某个地方打出一个小洞 。
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